[发明专利]一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法

说明书

本发明公开一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法，包括测试台、滑移单元、应力测试单元和设置在沥青混合料试件上的应变片；所述测试台包含底板，所述底板的顶面相对的设置有两个侧板，所述底板和两个侧板呈U形设置，所述底板的顶面均匀设置有若干个所述滑移单元，两个所述侧板上均设置有若干个固定机构，所述固定机构用于将所述应力测试单元紧固在沥青混合料试件的侧面上；所述应力测试单元包含有压力传感器及与所述压力传感器相连接的侧面滑移单元；所述应变片、应力测试单元电性连接有转换器和显示仪器；本发明有着测试精准、同时测试冻胀应力与冻胀应变、操作简便的优点。

技术领域

本发明属于路面工程测试技术领域，具体涉及一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法。

背景技术

多孔沥青混合料作为新一代环保型路面材料，不仅具备传统路面通行功能，在排水、降噪、吸收车辆尾气和降低城市热岛效应的方面也效果显著，因此在多个国家得到广泛运用。但是，多孔沥青混合料丰富的开口和连通孔隙，使路面温度受环境影响更加显著，当气温在冰点上下波动时，含有孔隙水的多孔沥青路面极易发生冻融损伤。而季节性冻土地区在我国有较大的面积分布，遍及我国北方10余个省，占国土面积的50％以上。在季冻区，随着大气温度的变化，多孔沥青路面经历反复冻融循环，极易出现开裂、坑槽的病害，导致其路用性能大大降低。

由于多孔沥青混合料内部含有较多的连通孔隙，当孔隙水饱和度较大时，孔隙水结冰产生的体积膨胀会受到孔隙壁的约束，从而对孔隙壁产生冻胀压应力，在应力得不到有效释放的情况下会对多孔沥青混合料产生冻胀应力，引起冻胀损伤。此外，在融化过程中，孔隙壁受到的冻胀压应力会逐渐减弱，但即使冰全部融化为水，多孔沥青混合料内仍会存在残余变形，影响其抗冻融的能力。因此，为了促进多孔沥青路面推广应用，应深入研究多孔沥青混合料的冻胀应力以及冻胀应变。

中国(CN201910698924.6)公开了测量多孔沥青混合料车辙板冻胀应力及其释放特征的测试装置及方法。装置包括车辙板固定装置、电阻式土压力盒、静态应变测试仪。本装置的使用包含以下步骤：成型多孔沥青混合料车辙板沥青混合料试件并控制其孔隙水饱和度，模拟多孔沥青混合料车辙板的冻融过程，通过静态应变测试仪输出应变并通过公式计算应力。通过对比不同方向应力变化，分析冻胀应力及释放特征的方向差异性。其装置结构复杂，沥青混合料试件难以安装，不能够直接测试应力和自由变形时的应变量，且测试过程无法保证多孔沥青混合料车辙板孔隙水饱和度，造成偏差。

中国(CN202010211492.4)公开了一种测试受冻含水沥青混合料的双向温缩应力和冻胀应力装置，包括钢筒，所述钢筒的中间位置放置了马歇尔沥青混合料试件，在所述钢筒的前、后、左、右四个侧面对称的设置了至少两组平行的调节螺杆，所述调节螺杆的中间位置通过螺母与所述钢筒的侧壁垂直相连，位于钢筒内部的一端与马歇尔沥青混合料试件的侧表面接触；还包括两组应力传递钢板组件和若干个压力传感器，所述应力传递钢板组件分别与马歇尔沥青混合料试件的上下表面和侧面连接，所述的压力传感器与应力传递钢板组件相连或设置在所述调节螺杆和马歇尔沥青混合料试件的接触面之间。其装置结构复杂，不能够直接测试应力和自由变形时的应变量，且测试过程无法保证多孔沥青混合料车辙板孔隙水饱和度，造成偏差。

目前，国内外通过试验分析冻融对多孔沥青混合料的相对动弹性模量、质量变化率、吸水率、弯拉强度、抗压强度、压折比的影响，进而总结出冻融作用下多孔沥青混合料路用性能的衰减规律。而对于冻胀应力以及冻胀应变的测试和分析，各个国家没有统一的装置和方法。因此，发明一种简单快捷的多孔沥青混合料冻胀应力和冻胀应变的测试装置，对于深入分析和理解多孔沥青混合料冻融过程的本质，促进多孔沥青混合料在季冻区的应用具有重要价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法，以准确地测试多孔沥青混合料在含水受冻时的冻胀应力与冻胀应变，更加深入地研究多孔沥青混合料冻融过程的本质，有着测试精准、同时测试冻胀应力与冻胀应变、操作简便的优点。